KR20080012374A

KR20080012374A - Dose cup located near bend in final energy filter of serial implanter for closed loop dose control

Info

Publication number: KR20080012374A
Application number: KR1020077030069A
Authority: KR
Inventors: 로버트 래스멜
Original assignee: 액셀리스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2008-02-11
Also published as: EP1894222A1; JP2008546160A; JP4962801B2; CN101238539A; WO2007013869A1; CN101238539B; KR101225827B1

Abstract

An ion implantation system (600) having a dose cup (634) located near a final energy bend of a scanned or ribbon-like ion beam of a serial ion implanter for providing an accurate ion current measurement associated with the dose of a workpiece or wafer. The system comprises an ion implanter having an ion beam source for producing a ribbon-like ion beam (602). The system further comprises an AEF system configured to filter an energy of the ribbon-like ion beam by bending the beam at a final energy bend. The AEF system further comprises an AEF dose cup associated with the AEF system and configured to measure ion beam current, the cup located substantially immediately following the final energy bend. An end station (610) downstream of the AEF system is defined by a chamber wherein a workpiece is secured in place for movement relative to the ribbon-like ion beam for implantation of ions therein. The AEF dose cup is beneficially located up stream of the end station near the final energy bend mitigating pressure variations due to outgassing from implantation operations at the workpiece. Thus, the system provides accurate ion current measurement before such gases can produce substantial quantities of neutral particles in the ion beam, generally without the need for pressure compensation. Such dosimetry measurements may also be used to affect scan velocity to ensure uniform closed loop dose control in the presence of beam current changes from the ion source and outgassing from the workpiece.

Description

DOSE CUP LOCATED NEAR BEND IN FINAL ENERGY FILTER OF SERIAL IMPLANTER FOR CLOSED LOOP DOSE CONTROL} Closed Bend in Final Energy Filter of Serial Injector for Closed Loop Dose Control

본 발명은 일반적으로 이온 주입 시스템에 관한 것으로서, 특히, 시리얼 이온 주입기에서 포토레지스트 아웃가싱(photoresist outgassing), 압력 및 이온 소스 변동이 있을 시에 이온 선량 측정 및 보상을 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to ion implantation systems, and more particularly to systems and methods for ion dose measurement and compensation in the presence of photoresist outgassing, pressure and ion source variations in serial ion implanters.

반도체 장치의 제조 시에, 이온 주입은 불순물을 가진 반도체를 도핑하는데 이용된다. 이온 빔 주입기는, 실리콘 웨이퍼를 이온 빔으로 처리하여, n형 또는 p형 외인성 물질(extrinsic material) 도핑을 생성하거나, 집적 회로의 제조 중에 비활성화층(passivation layer)을 형성하는데 이용된다. 반도체 도핑에 이용되면, 이온 빔 주입기는 선택된 이온종을 분사하여, 원하는 외인성 물질을 생성한다. 안티몬, 비소 또는 인과 같은 소스 물질로부터 생성된 이온 주입은 결과적으로 "n형" 외인성 물질 웨이퍼를 생성시키는 반면에, "p형" 외인성 물질 웨이퍼가 원해지면, 붕소, 갈륨 또는 인듐과 같은 소스 물질로 생성된 이온이 주입될 수 있다.In the manufacture of semiconductor devices, ion implantation is used to dope semiconductors with impurities. Ion beam implanters are used to treat silicon wafers with ion beams to produce n-type or p-type extrinsic material doping, or to form passivation layers during fabrication of integrated circuits. When used for semiconductor doping, the ion beam implanter injects selected ionic species to produce the desired exogenous material. Ion implantation generated from a source material such as antimony, arsenic or phosphorus results in an "n-type" exogenous wafer, whereas if a "p-type" exogenous wafer is desired, it can be transferred to a source material such as boron, gallium or indium The generated ions can be implanted.

통상의 이온 빔 주입기는 이온화 가능 소스 물질로부터 양 전하 이온을 생성 시키는 이온 소스를 포함한다. 생성된 이온은 빔 내로 형성되어, 미리 정해진 빔 경로를 따라 주입 스테이션으로 지향된다. 이온 빔 주입기는 이온 소스와 주입 스테이션 사이로 연장하는 빔 형성 및 형상 구조체를 포함할 수 있다. 빔 형성 및 형상 구조체는 이온 빔을 유지하여, 빔이 도중에 주입 스테이션으로 통과하는 신장된 내부 공동부 또는 통로를 바운드(bound)한다. 주입기를 동작하면, 이 통로는 통상적으로 진공 상태로 되어, 공기 분자와의 충돌의 결과로서 미리 정해진 빔 경로로부터 편향되는 이온의 확률을 감소시킨다.Conventional ion beam implanters include an ion source that generates positive charge ions from an ionizable source material. The generated ions are formed into the beam and directed to the injection station along a predetermined beam path. The ion beam implanter may include a beam forming and shaped structure extending between the ion source and the implantation station. The beam forming and shape structure holds the ion beam, bounding the elongated internal cavity or passageway through which the beam passes halfway to the injection station. When operating the injector, this passage is typically in a vacuum, reducing the probability of ions deflecting from a predetermined beam path as a result of collisions with air molecules.

전하에 대한 이온의 질량(예컨대, 전하 대 질량비)은, 정전기장 또는 자기장에 의해 양방의 축 방향 및 횡 방향으로 가속화되는 정도에 영향을 미친다. 그래서, 반도체 웨이퍼 또는 다른 타겟의 원하는 영역에 도달하는 빔은 매우 순수하게 형성될 수 있는데, 그 이유는 원하지 않는 분자량의 이온이 빔으로부터 떨어진 위치로 편향되고, 원하지 않는 물질의 주입이 회피될 수 있기 때문이다. 원하는 및 원하지 않는 전하 대 질량비의 이온을 선택적으로 분리하는 프로세스는 질량 분석으로서 공지되어 있다. 질량 분석기는 통상적으로 질량 분석 자석을 이용하며, 이 자석은 쌍극자 자기장을 생성시켜, 상이한 전하 대 질량비의 이온을 효율적으로 분리하는 아치형의 통로 내의 자기 편향을 통해 이온 빔의 여러 이온을 편향시킨다.The mass of ions to charge (e.g., charge to mass ratio) affects the degree to which the electrostatic or magnetic fields are accelerated in both axial and transverse directions. Thus, a beam that reaches the desired area of a semiconductor wafer or other target can be formed very purely, because ions of undesired molecular weight are deflected away from the beam and implantation of unwanted material can be avoided. Because. The process of selectively separating ions of desired and undesired charge to mass ratios is known as mass spectrometry. Mass spectrometers typically use mass spectrometry magnets, which generate a dipole magnetic field, which deflect various ions in the ion beam through magnetic deflection in an arcuate passageway that efficiently separates ions of different charge to mass ratios.

선량 측정법은 웨이퍼 또는 다른 공작물 내에 주입된 이온의 측정법이다. 주입된 이온의 선량을 제어할 시에, 폐루프 피드백 제어 시스템은 통상적으로 주입된 공작물 내의 균일도를 달성하도록 주입을 동적으로 조정하는데 이용된다. 이와 같은 제어 시스템은 실시간 전류 모니터링을 이용하여 주입기의 저속 스캔 속도을 제 어한다. 패러데이 디스크 또는 패러데이 컵은 빔 전류를 주기적으로 측정하여, 일정한 선량을 보증하도록 저속 스캔 속도를 조정한다. 빈번한 측정에 의해, 선량 제어 시스템이 빔 전류의 변화에 신속히 응답하도록 한다. 패러데이 컵은 고정시켜 놓을 수 있고, 잘 차폐되며, 웨이퍼에 근접하여 배치되어, 웨이퍼의 선량을 측정하는 빔 전류에 민감하게 한다. 그러나, 패러데이 컵은 빔 전류의 전류 부분만을 측정한다.Dosimetry is the measurement of ions implanted in a wafer or other workpiece. In controlling the dose of implanted ions, a closed loop feedback control system is typically used to dynamically adjust the implantation to achieve uniformity in the implanted workpiece. This control system uses real-time current monitoring to control the slow scan rate of the injector. Faraday discs or Faraday cups periodically measure the beam current and adjust the slow scan rate to ensure a constant dose. Frequent measurements allow the dose control system to respond quickly to changes in beam current. Faraday cups can be fixed, well shielded, and placed close to the wafer, making it sensitive to beam currents that measure the dose of the wafer. However, the Faraday cup only measures the current portion of the beam current.

이온 빔과, 주입 중에 방출되는 가스 간의 상호 작용에 의해, 전류, 전하 플럭스가 입자 전류, 도펀트 플럭스가 일정할 시에도 변화될 수 있다. 이런 효과를 보상하기 위해, 선량 제어기는 패러데이 컵으로부터의 빔 전류 및, 압력 게이지로부터의 압력을 동시에 판독할 수 있다. 압력 보상 인수가 주입 방법에 지정되면, 측정된 빔 전류는 소프트웨어에 의해 수정되어, 보상된 빔 전류 신호를 저속 주사를 제어하는 회로에 제공한다. 따라서, 이와 같은 폐루프 시스템에서의 (예컨대, 보상된 빔 전류 신호의) 보상량은 패러데이 컵에서 측정된 전류 및 압력의 양방의 함수일 수 있다.By the interaction between the ion beam and the gas emitted during implantation, the current, charge flux can be changed even when the particle current, dopant flux is constant. To compensate for this effect, the dose controller can simultaneously read the beam current from the Faraday cup and the pressure from the pressure gauge. If the pressure compensation factor is specified in the injection method, the measured beam current is modified by software to provide the compensated beam current signal to the circuit that controls the slow scan. Thus, the amount of compensation (eg, of the compensated beam current signal) in such a closed loop system can be a function of both the current and the pressure measured in the Faraday cup.

적절히 인가되면, 압력 보상은 광범위한 주입 압력에 걸쳐 반복성 및 균일도를 개선한다. 그러나, 주입기 내의 진공 상태는 완전하지 않다. 항상 시스템 내에는 약간의 잔여 가스가 존재한다. 보통, 잔여 가스는 문제를 갖지 않는다(사실상, 소량의 잔여 가스는 양호한 빔 전송 및 효율적인 전하 제어에 유익하다). 그러나, 상당한 고 압력, 예컨대, 포토레지스트 아웃가싱으로 인한 증가된 압력에서, 이온 빔과 잔여 가스 간의 전하 교환은 선량 측정 에러를 유발시킬 수 있다. 베어 웨이 퍼(bare wafer)로의 주입과 포토레지스트 코팅된(PR) 웨이퍼로의 주입 간의 선량 시프트가 수용할 수 없을 정도로 크거나, 선량 균일도가 상당히 저하되면, 압력 보상은 균일도를 개선하기 위해 이용될 수 있다.When properly applied, pressure compensation improves repeatability and uniformity over a wide range of injection pressures. However, the vacuum in the injector is not complete. There is always some residual gas in the system. Normally, residual gas does not have a problem (in fact, small amounts of residual gas are beneficial for good beam transmission and efficient charge control). However, at increased pressure due to significant high pressures, such as photoresist outgassing, the charge exchange between the ion beam and the residual gas can cause a dosimetry error. If the dose shift between implants into bare wafers and implants into photoresist coated (PR) wafers is unacceptably large, or if dose uniformity drops significantly, pressure compensation may be used to improve the uniformity. Can be.

이온 빔과 잔여 가스 간의 전하 교환 반응이 이온으로부터 전자를 가산하거나 감산하여, 주입 방법에서 원하는 값으로부터 이온의 전하 상태를 변경할 수 있다. 전하 교환 반응이 중화 반응이면, 입사 이온 플럭스의 일부는 중화된다. 그 결과는 (중성을 포함하는) 입자 전류가 변화되지 않은 상태일 동안에 전류가 감소된다. 전하 교환 반응이 전자 스트립핑(stripping)이면, 이온 플럭스의 일부는 전자를 상실한다. 그 결과는 입자 전류가 변화되지 않은 상태일 동안에 전류가 증가된다.The charge exchange reaction between the ion beam and the residual gas can add or subtract electrons from the ions to change the charge state of the ions from the desired value in the implantation method. If the charge exchange reaction is a neutralization reaction, part of the incident ion flux is neutralized. The result is that the current is reduced while the particle current (including neutral) remains unchanged. If the charge exchange reaction is electron stripping, part of the ion flux loses electrons. The result is an increase in current while the particle current remains unchanged.

전하 교환이 문제인 통상의 방법의 경우, 빔은 종종 스트립핑보다 더 많은 중화 반응을 겪는다. 결과로서, 패러데이 컵에 의해 측정된 빔 전류는, 엔드 스테이션(end station)의 압력이 증가할 때마다 감소한다. 빔의 이온은 중화되지만, 이들 이온은 잔여 가스에 의해 편향되지 않거나 정지되지 않는다. 선량율, 시간마다 영역당 도펀트 원자(dopant atoms per area per time)는 분석기 자석 뒤에 전하 교환에 의해 변화되지 않는다. 주입된 중성은 웨이퍼에 의해 수신되는 선량에 기여하지만, 패러데이 컵에 의해 측정되지 않는다. 결과로서, 웨이퍼는 오버도즈(overdose)될 수 있다.In conventional methods where charge exchange is a problem, the beam often undergoes more neutralization than stripping. As a result, the beam current measured by the Faraday cup decreases each time the pressure at the end station increases. Ions in the beam are neutralized, but these ions are not deflected or stopped by the residual gas. Dose rate, dopant atoms per area per time, is not changed by charge exchange behind the analyzer magnet. The injected neutrality contributes to the dose received by the wafer but is not measured by the Faraday cup. As a result, the wafer may be overdose.

따라서, 압력 보상은 처리실 내에서 이온 빔과 잔여 가스 간의 전하 교환이 선량에 상당한 영향을 미칠 때마다 이용될 수 있다. 이것이 일어나는 압력은 방법 및 공정 규격(process specification)에 의존한다. 어떤 방법의 경우, 포토레지스트 아웃가싱으로 인한 압력이 압력 게이지 상에서 측정된 바와 같이 5×10^-6 torr일 시에 주입기 규격을 충족하기 위해 보상을 필요로 한다. 포토레지스트 아웃가싱으로 인한 압력이 2×10^-5 torr 이상인 대부분의 방법의 경우, 보상은 가치가 있는 조사일 수 있다. 이와 같은 보상은, 포토레지스트 없이 모니터 웨이퍼를 주입하여, 측정된 변화량을 공정 규격과 비교함으로써 포토레지스트 아웃가싱의 효과를 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 필요로 된 보상량은 선량 제어기가 주입 중에 압력 게이지로부터 판독하는 압력에 의존한다.Thus, pressure compensation can be used whenever charge exchange between the ion beam and residual gas in the process chamber has a significant effect on the dose. The pressure at which this occurs depends on the method and the process specification. Some methods require compensation to meet the injector specification when the pressure due to photoresist outgassing is 5 × 10 ⁻⁶ torr as measured on a pressure gauge. For most methods where the pressure due to photoresist outgassing is greater than 2 × 10 ⁻⁵ torr, compensation may be a valuable investigation. Such compensation may include injecting a monitor wafer without photoresist and measuring the effect of photoresist outgassing by comparing the measured variation with process specifications. The amount of compensation required depends on the pressure that the dose controller reads from the pressure gauge during injection.

게다가, 이온 소스의 출력 자체의 변화는 결과적으로 선량 컵에서 측정된 약간의 빔 전류를 변화시킬 수 있다. 웨이퍼에서의 이와 같은 이온 소스의 변화의 선량 컵 측정은 또한 전류에 대한 중성 생성의 비율을 측정하고, 아웃가싱 압력은 상술한 바와 같이 변화한다. 소스 출력의 변화에 의해 유발된 전류의 변화와, 빔 경로 내의 가스의 전하 교환에 의해 유발된 변화를 구별하는 시스템을 필요로 하는 웨이퍼에서 이온 플럭스의 실제 변화에 대한 선량율을 보상할 필요가 있다. 그래서, 선량율을 정정하거나 보상할 이와 같은 선량 컵 측정의 이용은 이들 변수에 의해 상당히 제한될 수 있다.In addition, a change in the output of the ion source itself may result in a slight change in the beam current measured in the dose cup. Dose cup measurements of such changes in the ion source on the wafer also measure the ratio of neutral generation to current, and the outgassing pressure changes as described above. There is a need to compensate for dose rates for actual changes in ion flux in wafers that require a system that distinguishes between changes in current caused by changes in source output and changes caused by charge exchange of gases in the beam path. Thus, the use of such dose cup measurements to correct or compensate for dose rates can be significantly limited by these variables.

따라서, 이온 소스로부터의 빔 전류 변화 및 웨이퍼로부터의 아웃가싱이 존재할 시에 압력 측정 및 압력 보상의 이용과 관련된 복잡성 및 비용을 부가하지 않고, 이온 주입기에서 균일한 선량율을 획득하는 개선된 시스템 및 방법이 필요하 다.Thus, an improved system and method for obtaining a uniform dose rate in an ion implanter without adding the complexity and cost associated with the use of pressure measurement and pressure compensation in the presence of beam current variations from the ion source and outgassing from the wafer. This is necessary.

본 발명은 이온 주입 시스템에 이용하기 위한 웨이퍼의 선량과 관련된 정확한 이온 전류 측정을 제공하는 시스템 및 방법에 관계된다. 본 발명에 따르면, 이온 주입 시스템은 시리얼 주입기의 주사된 또는 리본형 이온 빔의 최종 에너지 벤드 근처에 배치된 선량 컵을 갖는다. 이 시스템은 리본형 이온 빔을 생성시키는 전하 입자 소스를 가진 이온 주입기를 포함한다. 이 시스템은 이온 빔 내의 최종 에너지 벤드를 이용하여 리본형 이온 빔의 에너지를 필터링하도록 구성된 각 에너지 필터(angular energy filter(AEF)) 시스템을 더 포함한다. AEF 시스템은, 빔의 이온 전류의 정확한 측정을 제공하도록 바람직하게는 이온 빔의 최종 에너지 벤드에 바로 뒤따른 AEF 선량 컵을 더 포함한다. AEF 시스템은 다운스트림 방향의 빔 경로를 따른 빔을 엔드 스테이션 내에 유지된 타겟 웨이퍼로 지향시킨다. AEF 시스템의 엔드 스테이션 다운스트림은, 웨이퍼 또는 공작물(workpiece)이 이온을 웨이퍼 내에 주입하기 위한 리본형 이온 빔에 대해 이동하기 위한 적소에 고정되는 챔버(chamber)로 규정된다.The present invention relates to systems and methods for providing accurate ion current measurements related to the dose of a wafer for use in an ion implantation system. According to the present invention, the ion implantation system has a dose cup disposed near the final energy bend of the scanned or ribbon ion beam of the serial injector. The system includes an ion implanter with a charged particle source that produces a ribbon ion beam. The system further includes an angular energy filter (AEF) system configured to filter the energy of the ribbon ion beam using the final energy bend in the ion beam. The AEF system further comprises an AEF dose cup, preferably immediately following the final energy bend of the ion beam to provide an accurate measurement of the ion current of the beam. The AEF system directs the beam along the beam path in the downstream direction to the target wafer held in the end station. The end station downstream of the AEF system is defined as a chamber in which the wafer or workpiece is fixed in place for movement against a ribbon ion beam for implanting ions into the wafer.

AEF 시스템은 가스가 생성되는 엔드 스테이션에서보다 AEF 근처에 더욱 저 압력을 유지하는 펌핑(pumping)을 포함할 수 있다. AEF 시스템은, AEF 챔버와 엔드 스테이션 처리실 간의 압력차를 허용하도록 가스 흐름을 제한하는 개구에 의해 엔드 스테이션 챔버로부터 이격될 수 있다.The AEF system may include pumping that maintains a lower pressure near the AEF than at the end station where the gas is generated. The AEF system may be spaced from the end station chamber by openings that restrict gas flow to allow for a pressure differential between the AEF chamber and the end station processing chamber.

본 발명의 한 양태의 AEF 선량 컵은 최종 에너지 벤드 근처에 AEF 시스템 내의 엔드 스테이션의 업스트림에 바람직하게 배치되어, 웨이퍼 상의 주입 동작으로부터의 아웃가싱으로 인한 압력 변동을 완화한다. 따라서, 이 시스템은, 일반적으로 압력 보상의 필요성 없이, 이와 같은 가스가 이온 빔의 상당량의 중성 입자를 생성시킬 수 있기 전에 정확한 이온 전류 측정을 제공한다. 이와 같은 선량 측정은 또한, 이온 소스로부터의 빔 전류 변화 및 웨이퍼로부터의 아웃가싱이 존재할 시에, 웨이퍼의 주사 속도에 영향을 미쳐, 균일한 폐루프 선량 제어를 확실히 하는데 이용될 수 있다.The AEF dose cup of one aspect of the present invention is preferably placed upstream of the end station in the AEF system near the final energy bend to mitigate pressure fluctuations due to outgassing from the implantation operation on the wafer. Thus, this system provides accurate ion current measurements before such gases can produce a significant amount of neutral particles in the ion beam, generally without the need for pressure compensation. Such dosimetry can also be used to influence the scanning speed of the wafer, in the presence of beam current variations from the ion source and outgassing from the wafer, to ensure uniform closed loop dose control.

본 발명의 한 양태에 따르면, 이온 빔은 주사된 또는 연속 리본형 빔을 포함할 수 있다.According to one aspect of the invention, the ion beam may comprise a scanned or continuous ribbon beam.

본 발명의 다른 양태에서, 이온 빔 내의 최종 에너지 벤드의 평면은 리본형 이온 빔의 평면과 직교한다.In another aspect of the invention, the plane of the final energy bend in the ion beam is orthogonal to the plane of the ribbon ion beam.

본 발명의 다른 양태에 따르면, AEF 시스템은 엔드 스테이션의 AEF 챔버 영역 업스트림에 배치되고, AEF 챔버 내의 압력은 펌프에 의해 더 감소되어, AEF 선량 컵 상의 아웃가싱 및 다른 압력 소스의 효과를 감소시킨다.According to another aspect of the present invention, the AEF system is disposed upstream of the AEF chamber region of the end station, and the pressure in the AEF chamber is further reduced by a pump, reducing the effects of outgassing and other pressure sources on the AEF dose cup.

본 발명의 한 양태에서, AEF 선량 컵은 AEF 챔버 내의 최종 에너지 벤드 근처와 엔드 스테이션의 업스트림에 배치되고, 압력 보상이 이용되지 않지만, 본 발명의 다른 양태에서, 이온 주입 시스템은 AEF 선량 컵 측정을 더 리파인(refine)하는 압력 보상을 더 포함한다.In one aspect of the invention, the AEF dose cup is placed near the final energy bend in the AEF chamber and upstream of the end station, and pressure compensation is not used, but in another aspect of the invention, the ion implantation system is capable of performing AEF dose cup measurements. It further includes pressure compensation to further refine.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, AEF 선량 컵은 리본형 이온 빔에 의해 주사되는 웨이퍼 또는 공작물에 관련하여 오버스캔 영역에 배치된다.According to another aspect of the invention, the AEF dose cup is placed in the overscan area in relation to the wafer or workpiece being scanned by the ribbon ion beam.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 웨이퍼의 평면 주변에서 프로파일러 컵으로부터의 판독(readings)은 주입 중에 AEF 컵의 판독과 비교하여, 2개의 위치 간의 전하 교환율 차를 추론하여, 대응하는 경로 길이에 걸쳐 생성된 중성 입자의 수를 결정할 수 있다.According to another aspect of the invention, readings from the profiler cups around the plane of the wafer are compared to the readings of the AEF cup during implantation, inferring the difference in charge exchange rate between the two positions, and thus at The number of neutral particles produced over can be determined.

일부 이온이 본 발명의 시스템 내의 웨이퍼로 통과할 시에 중성으로 되지만, AEF 선량 컵에서 측정된 이온 전류 I_measured는 다음에 따라 웨이퍼로 진행하는 입자 전류 I_implanted에 비례할 것이다:While some ions become neutral upon passing through the wafer in the system of the present invention, the ion current I _measured in the AEF dose cup will be proportional to the particle current I _implanted into the wafer as follows:

(1) I_implanted = I_measured*C_P*C_CC, 여기서, C_P는, 후술하는 바와 같이 중성 또는 그보다 높은 전하 상태로 전하 교환을 겪는 빔 전류의 부분(fraction)을 정정하는 인수이고, C_CC는, (예컨대, 웨이퍼에서 프로파일 컵에 의해 측정되는 바와 같이) 웨이퍼의 평면 근처에서 측정된 전류에 대해 AEF 선량 컵에서 측정된 전류의 비를 토대로 각 방법에 대한 초기 주입 설정에서 컵 교정 동안에 결정될 수 있는 비례 상수이다.(1) I _implanted = I _measured * C _P * C _CC , where C _P is a factor that corrects the fraction of the beam current that undergoes charge exchange in a neutral or higher charge state, as described below, and C _CC is (eg, Is a proportional constant that can be determined during cup calibration at the initial implantation setup for each method based on the ratio of current measured in the AEF dose cup to current measured near the plane of the wafer (as measured by the profile cup at the wafer). .

(a) AEF 영역 내의 압력이 AEF 벤드와 AEF 컵 간의 짧은 경로를 통한 전하 교환이 실제 전류의 작은 부분일 정도로 충분히 낮게 되는 경우에, C_P는 1인 것으로 추정될 수 있다. 이것은 매체 전류 도구의 방법의 대부분을 커버하는 것으로 예상된다.(a) When the pressure in the AEF region is sufficiently low that the charge exchange through the short path between the AEF bend and the AEF cup is a small fraction of the actual current, C _P can be assumed to be one. This is expected to cover most of the methods of medium current tools.

(b) 선택적으로, AEF 영역 내의 압력이 정정을 필요로 하기에 I_AEF = I_measured*C_CC에 충분히 영향을 미칠 만큼 상당히 높은 경우에, 보상 보상은, 현재 고 전류 도구 상에서 행해지는 바와 같이, C_P는 = exp(K*P_AEF)를 이용하여 AEF 컵 판독 시에 이용된다. 그 경우에, K는, "Two Implant Measurement of Pressure Compensation Factors", Mike Halling, IEEE Proceedings of 2000 International Conference on Ion Implantation Technology, Alpbach, Austria, (2000) 585에 기재되어 있는 바와 같이, 압력이 해당 범위에 걸쳐 증가될 시에 압력의 함수로서 선량 제어를 위해 이용되는 패러데이 컵에서 측정된 빔 전류를 플롯(plot)함으로써 실험적으로 결정될 수 있다. 측정된 빔 전류 대 압력의 플롯은 I₀ = I_measured*exp(K*P)의 함수에 적합할 수 있으며, 여기서, I₀는 0 압력에서의 전류이고, K는 데이터에 가장 적합한 인수이다.(b) Optionally, I _{AEF because} the pressure in the AEF region requires correction. A = I _measured * If significant enough to affect the C _CC high, compensation compensation, when the AEF cup read, C _P, using a = exp (K * P _AEF), as is done now and on the current tool Is used. In that case, K is the pressure range, as described in "Two Implant Measurement of Pressure Compensation Factors", Mike Halling, IEEE Proceedings of 2000 International Conference on Ion Implantation Technology, Alpbach, Austria, (2000) 585. It can be determined experimentally by plotting the beam current measured in a Faraday cup used for dose control as a function of pressure when increased over. The plot of measured beam current versus pressure is I ₀ = I _measured * exp (K * P), where I ₀ is the current at zero pressure and K is the best fit for the data.

(c) 제 3 대안은 AEF 컵과, 전하 교환을 보상할 엔드 스테이션 내의 컵 간의 전류 차를 이용하는 것이다. 이 경우에,(c) A third alternative is to use the current difference between the AEF cup and the cup in the end station to compensate for the charge exchange. In this case,

Cp = 1 + ((I_AEF - I_ES)/I_AEF)*(L_AEF/(L_ES - L_AEF))*(P_AEF/P_ES), 여기서,Cp = 1 + ((I _AEF -I _ES ) / I _AEF ) * (L _AEF / (L _ES -L _AEF )) * (P _AEF / P _ES ), where

I_AEF는 설정 컵 교정에 의해 정정되는 AEF 컵에 의해 측정된 전류이고,I _AEF is the current measured by the AEF cup that is corrected by the set cup calibration,

I_ES는 설정 컵 교정에 의해 정정되는 엔드 스테이션에 의해 측정된 전류이며,I _ES is the current measured by the end station corrected by the set cup calibration,

I_AEF는 명목상 AEF 벤드에서 AEF 컵까지의 거리이고,I _AEF is nominally the distance from the AEF bend to the AEF Cup,

L_ES는 명목상 AEF 벤드에서 엔드 스테이션 컵까지의 거리이며,L _ES is the nominal distance from the AEF bend to the end station cup,

P_AEF는 AEF 챔버에서 측정된 압력이고,P _AEF is the pressure measured in the AEF chamber,

P_ES는 엔드 스테이션에서 측정된 압력이다.P _ES is the pressure measured at the end station.

이 접근법은 AEF 컵 전류가, 인수 (L_AEF/(L_ES - L_AEF)에 의해 행해지는 엔드 스테이션에 비해 전하 교환이 그의 판독에 영향을 미칠 수 있는 더욱 짧은 거리에 대해 정정되도록 할 수 있다. 그것은 또한, 명목상 인수 (P_AEF/P_ES)에 의해 행해지는 AEF 영역 내의 저 압력에 대해 정정될 짧은 거리를 고려한다. 이들 2개의 인수는 2개의 컵 간의 빔 전류 (I_AEF - I_ES)/I_AEF)의 부분 변화에 적용된다. 이 접근법은 비실험적 압력 보상을 제공할 수 있다.This approach allows the AEF cup current to be corrected for a shorter distance where the charge exchange can affect its readout compared to the end station done by the factor L _AEF / (L _ES -L _AEF ). It also takes into account the short distance to be corrected for the low pressure in the AEF region, which is done by the nominal factor (P _AEF / P _ES ), these two factors being the beam current between two cups (I _AEF -I _ES ) / I _AEF ) is applied to partial changes. This approach can provide non-experimental pressure compensation.

상기 및 관련 목적을 달성하기 위해, 이하, 본 발명은 상세히 기술되고, 특히 청구범위에 지적된 특징을 포함한다. 아래의 설명 및 부착된 도면은 본 발명의 어떤 예시적인 양태를 상세히 설명한다. 그러나, 이들 양태는 본 발명의 원리가 사용될 수 있는 여러 방식 중 몇몇을 나타낸다. 본 발명의 다른 양태, 이점 및 새로운 특징은 도면과 함께 고려되는 본 발명의 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.To the accomplishment of the foregoing and related ends, the invention is hereinafter described in detail and particularly includes the features pointed out in the claims. The following description and the annexed drawings set forth in detail certain illustrative aspects of the invention. However, these aspects represent some of the many ways in which the principles of the invention may be used. Other aspects, advantages and novel features of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention which is considered in conjunction with the drawings.

도 1은 본 발명의 이온 빔 주입 시스템의 기능적 블록도이다.1 is a functional block diagram of an ion beam implantation system of the present invention.

도 2는 도 1의 이온 빔 주입 시스템의 주사된 또는 리본형 이온 빔 및 선택 된 구성 요소의 상부 평면도이다.FIG. 2 is a top plan view of the scanned or ribbon ion beam and selected components of the ion beam implantation system of FIG. 1.

도 3은 도 1 및 2의 주입 시스템의 이온 빔에 의해 주사된 영역 및 선택된 구성 요소의 이온 빔 경로도이다.3 is an ion beam path diagram of a region and selected components scanned by the ion beam of the implantation system of FIGS. 1 and 2.

도 4는 본 발명의 예시적인 이온 빔 주사 시스템의 선택된 최종 에너지 필터 구성 요소의 사시도이다.4 is a perspective view of selected final energy filter components of an exemplary ion beam scanning system of the present invention.

도 5A 및 5B는 제각기 본 발명의 이온 빔 주사 시스템의 이온 빔 경로 및 수개의 가능한 패러데이 컵 위치의 개략적인 상부 평면도 및 우 측면도이다.5A and 5B are schematic top and right side views, respectively, of the ion beam path and several possible Faraday cup positions of the ion beam scanning system of the present invention, respectively.

도 6은 본 발명의 예시적인 이온 빔 주사 시스템의 엔드 스테이션 및 AEF 시스템의 최종 에너지 벤드를 가진 이온 빔 경로, 구성 요소의 간략화된 우 측면도이다.6 is a simplified right side view of an ion beam path, component with an end station of an exemplary ion beam scanning system of the present invention and a final energy bend of an AEF system.

도 7은 도 1 내지 도 6의 이온 빔 주사 시스템에 이용하는데 적절한 예시적인 AEF 시스템의 간략화된 우 측면도이다.7 is a simplified right side view of an exemplary AEF system suitable for use with the ion beam scanning system of FIGS. 1-6.

이하, 본 발명은 도면을 참조로 기술될 것이며, 여기서, 동일한 참조 번호는 동일한 소자를 나타내는데 이용된다. 본 발명은 이온 주입 시스템에 이용하기 위한 웨이퍼의 선량과 관련된 정확한 이온 전류 측정을 제공하는 시스템 및 방법을 제공한다. 이와 같은 이용은, 선량 측정, 데이터 기록 및, 예컨대, 웨이퍼 저속 주사 이동 구동의 속도의 폐루프 제어를 위한 시스템으로의 피드백을 포함할 수 있다.The invention will now be described with reference to the drawings, wherein like reference numerals are used to denote like elements. The present invention provides a system and method for providing accurate ion current measurements related to the dose of a wafer for use in an ion implantation system. Such use may include dosimetry, data recording, and feedback to a system for closed loop control of, for example, the speed of a wafer slow scan movement drive.

특히, 포토레지스트 아웃가싱으로 인해 처리실 내의 고 압력에서의 선량 제어는, 빔 이온의 일부분이 웨이퍼로의 이들 이온의 경로 상에서 중화될 시에 효율 적인 주입 빔 전류를 결정하는 수단을 필요로 한다. 통상적으로, 이것은, 빔 경로 내의 압력을 측정하여, 압력 및, 공지되거나 실험상 결정된 전하 교환 확률을 토대로 중성으로 되는 부분을 평가함으로써 엔드 스테이션 내의 웨이퍼에서 측정된 전류를 정정함으로써 달성되었다. 이들 측정 및 평가 기술은 성가시고, 값비쌀 수 있으며, 특히, 이온 소스로부터의 빔 전류 변화 및 웨이퍼로부터의 아웃가싱과 관련하여, 최종 선량 결정에 부가적인 부정확성을 유발시킬 수 있다.In particular, dose control at high pressures in the process chamber due to photoresist outgassing requires a means for determining an efficient injection beam current when a portion of the beam ions is neutralized on the path of these ions to the wafer. Typically, this has been accomplished by measuring the pressure in the beam path and correcting the measured current at the wafer in the end station by evaluating the pressure and the portion that becomes neutral based on known or experimentally determined charge exchange probabilities. These measurement and evaluation techniques can be cumbersome and expensive and can cause additional inaccuracies in the final dose determination, especially with regard to beam current changes from the ion source and outgassing from the wafer.

본 발명의 이온 주입 시스템은 최종 에너지 벤드를 가진 최종 에너지 필터와 주사된 또는 리본형 빔을 조합하여 이온 빔에 새로운 시점을 제공한다. 즉, 최종 에너지 벤드에서 개시하면, 이온 빔은 실질적으로 웨이퍼로 지향되는 이온 빔에 중성이 없다. 본 발명의 한 양태에 따르면, 리본형 빔의 평면에 직교하는 최종 에너지 벤드 바로 뒤에 패러데이 선량 컵이 제공된다. 이런 식으로, 웨이퍼로 지향된 경로 내의 중성을 생성할 상당한 기회가 있기 전에 이온 전류가 측정된다. 따라서, 최종 에너지 벤드 근처에서의 컵 전류 측정은 주입 조건의 상당한 부분에서 측정된 전류의 압력 보상의 필요성을 제거한다. 대조적으로, 엔드 스테이션 또는 챔버 영역 내에 위치된 선량 컵은 포토레지스트 아웃가싱의 실질적으로 악영향을 받는다.The ion implantation system of the present invention combines a final energy filter with a final energy bend with a scanned or ribbon beam to give the ion beam a new perspective. That is, starting at the final energy bend, the ion beam is substantially neutral in the ion beam directed to the wafer. According to one aspect of the invention, a Faraday dose cup is provided immediately after the final energy bend orthogonal to the plane of the ribbon beam. In this way, the ion current is measured before there is a significant chance of generating neutrality in the path directed to the wafer. Thus, measuring cup current near the final energy bend eliminates the need for pressure compensation of the measured current at a significant portion of the injection conditions. In contrast, dose cups located within an end station or chamber area are substantially adversely affected by photoresist outgassing.

도면에서, 도 1 및 도 2는 본 발명의 여러 양태가 구현될 수 있는, 일반적으로 (100)으로 도시된 이온 빔 주입 시스템을 도시한다. 시스템(100)은, 엔드 스테이션(120)에서 공작물 또는 웨이퍼(118) 내로 주입하기 위해 최종 에너지 이온 빔(114)의 이온을 필터링하여 재지향시키도록 최종 에너지 벤드를 이용하여 각 에너지 필터(AEF) 시스템(110)을 통해 빔 경로를 횡단하는 주사된 또는 리본형 이온 빔(104)을 형성하는 이온을 제공하는 이온 주입기(102)를 포함한다. 본 발명에서, 용어 웨이퍼 및 공작물은 상호 교환 가능하게 이용될 것이다.In the drawings, FIGS. 1 and 2 illustrate an ion beam implantation system, shown generally at 100, in which various aspects of the present invention may be implemented. The system 100 utilizes each energy filter (AEF) system with a final energy bend to filter and redirect the ions of the final energy ion beam 114 for injection into the workpiece or wafer 118 at the end station 120. An ion implanter 102 that provides ions to form a scanned or ribbon ion beam 104 that traverses the beam path through 110. In the present invention, the terms wafer and workpiece will be used interchangeably.

AEF 시스템(110)은, 선택적 최종 에너지에서 생성되는 이온 빔(114)을 생성하도록 주사된 또는 리본형 이온 빔(104)의 전하 이온을 정전기적으로 (또는 선택적으로 자기적으로) 구부리는 한 쌍의 편향 판(122)을 포함한다. AEF 시스템(110)의 억압(suppression) 전극(124)은 양 전하 편향 판의 전위장을 종료하여, 전자가 엔드 스테이션(120)으로부터 당겨지지 않도록 한다. AEF 시스템(110)은, 이온 전류를 정확히 측정하도록 이온 빔의 최종 에너지 벤드에 바로 뒤따른 AEF 선량 컵(128)을 더 포함한다. AEF 시스템의 최종 에너지 벤드는 다운스트림 방향의 빔 경로를 따른 에너지 필터링된 빔(114)을 엔드 스테이션(120) 내의 정전 클램프(130)에 의해 유지된 타겟 웨이퍼(118)로 지향시키는 역할을 한다.The AEF system 110 electrostatically (or optionally magnetically) bends the charge ions of the scanned or ribbon ion beam 104 to produce an ion beam 114 that is generated at selective final energy. Deflection plate 122. The suppression electrode 124 of the AEF system 110 terminates the potential field of the positive charge deflection plate, preventing electrons from being pulled out of the end station 120. The AEF system 110 further includes an AEF dose cup 128 directly following the final energy bend of the ion beam to accurately measure the ion current. The final energy bend of the AEF system serves to direct the energy filtered beam 114 along the beam path in the downstream direction to the target wafer 118 held by the electrostatic clamp 130 in the end station 120.

도 3은, 에너지 필터링된 이온 빔(114)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 1 및 2의 주입 시스템의 이온 빔에 의해 주사된 영역 및 수개의 시스템의 구성 요소의 다이어그램(300)을 도시한다. 리본형 이온 빔(114)은, 예컨대, 엔드 스테이션(120) 또는 다른 그런 주입실 내의 병진(translating) 디스크형 정전 클램프(130)에 유지된 웨이퍼(118)에 충돌한다. 병진 클램프(130)가 개시되지만, 또한, 본 발명은 회전, 병진을 포함하는 여러 타입의 클램프 운동, "시리얼" 이온 빔 주입기의 운동, 즉, 이온 빔(114)이 정지 공작물(118)의 표면에 걸쳐 주사하도록 지향되는 운동에 동등하게 적용 가능한 것을 알 수 있다. 주사된 또는 리본형 이온 빔(114)의 "x" 폭과 함께, 웨이퍼(118)의 병진 "저속 주사" 또는 "y" 운동(330)은 전체 웨이퍼(118)를 둘러싸는 더욱 큰 주사 영역(310)을 제공한다. 웨이퍼에 의해 이용되지 않거나 주사되지 않는 영역은 선량 측정에 유용할 수 있는 오버스캔 영역(320)이라 한다.FIG. 3 shows a diagram 300 of regions and components of several systems scanned by the ion beam of the implantation system of FIGS. 1 and 2, as can be seen from the energy filtered ion beam 114. The ribbon ion beam 114 impinges on the wafer 118 held in the translating disk-type electrostatic clamp 130, for example in the end station 120 or other such injection chamber. Although translational clamp 130 is disclosed, the present invention also relates to various types of clamp motion, including rotation, translation, the motion of a "serial" ion beam implanter, ie, the surface of the stationary workpiece 118 where the ion beam 114 is stationary. It can be seen that it is equally applicable to the movement directed to inject over. Along with the “x” width of the scanned or ribbon ion beam 114, the translational “slow scan” or “y” motion 330 of the wafer 118 may result in a larger scan area (i.e., the entire wafer 118). 310 is provided. Areas that are not used or scanned by the wafer are referred to as overscan areas 320, which may be useful for dose measurements.

본 발명에 따르면, 최종 에너지 벤드 바로 뒤에, 리본형 이온 빔(114)은 또한 웨이퍼(118)로 가는 도중에 도 2의 AEF 선량 컵(128)에 충돌한다. 도 3은 AEF 선량 컵(128)이 오버스캔 영역(320)을 이용하여, 공작물에 충돌하는 빔을 간섭하지 않음을 도시한다. 웨이퍼 근처에 또는 너머에 선량 컵을 가진 통상의 시스템과 달리, 본 발명의 이온 주입 시스템(100)은 엔드 스테이션 또는 주입실의 완전한 업스트림에 있는 AEF 챔버 내에 AEF 시스템(110)의 AEF 선량 컵(128)을 제공하여, 상술한 아웃가싱 및 이온 교환 문제를 완화한다. 게다가, 최종 에너지 벤드 바로 뒤에 선량 컵(128)을 가짐으로써, 중성 이온은 빔으로부터 제어되어, 빔의 중화가 거의 일어나지 않아, 측정된 전류가 주입 전류의 상당히 정확한 근사치에 이르게 한다. AEF 선량 컵(128)이 이 예에서 이온 빔 오버스캔 영역(320)의 우측 상에 도시되지만, 또한, 본 발명에서는 이온 빔 오버스캔의 좌측 또는 우측의 어느 하나가 선량 컵 교체(alternate) 위치(128a)와 같은 AEF 선량 컵(128)의 대신에 이용될 수 있다.According to the present invention, immediately after the final energy bend, the ribbon ion beam 114 also impinges on the AEF dose cup 128 of FIG. 2 on the way to the wafer 118. 3 shows that the AEF dose cup 128 does not interfere with the beam impinging on the workpiece using the overscan area 320. Unlike conventional systems having dose cups near or beyond the wafer, the ion implantation system 100 of the present invention is an AEF dose cup 128 of the AEF system 110 in an AEF chamber that is fully upstream of an end station or injection chamber. ) To mitigate the outgassing and ion exchange issues discussed above. In addition, by having the dose cup 128 immediately after the final energy bend, the neutral ions are controlled from the beam so that neutralization of the beam rarely occurs, leading to a fairly accurate approximation of the implanted current. Although the AEF dose cup 128 is shown on the right side of the ion beam overscan area 320 in this example, in the present invention, either the left or the right side of the ion beam overscan is the dose cup alternating position ( 128 may be used in place of AEF dose cup 128, such as 128a).

도 4는 본 발명에 따른 예시적인 이온 빔 주사 시스템(400)의 선택된 최종 에너지 필터 구성 요소를 도시한다. 주입기(예컨대, 도 1 및 2의 102)는 주사된 또는 리본형 이온 빔(104)을 제공하는데 이용될 수 있다. 이온 빔(104)은 각 에너지 필터 AEF 시스템(110)에 들어가며, 여기서, 빔은 편향 판(122) 사이로 구부려지며 (편향되며), 이 편향 판(122)은, 예컨대, 양 전위 판(122a)(예컨대, +25kV) 및 음 전위 판(122b)(예컨대,-25kV)을 포함할 수 있다. 그 다음, 이온 빔(104)은 양 전위 편향 판(122a)의 종료 및 빔의 중성 부분의 에너지 흡수를 위한 억압 전극(124)을 통과한다. 그 다음, 이온 빔(104) 내의 이온 전류는, 다운스트림에서 엔드 스테이션(120)으로 지향되기 전에 판(122)에서 에너지 벤드 바로 뒤에서 AEF 시스템(110) 내의 AEF 선량 컵(128)에 의해 측정된다. AEF 선량 컵(128)은, 빔이 공작물로 빔 경로의 상당한 거리를 횡단하여, 이온 교환율이 증가하기만 하기 전에 빔(104)의 최종 에너지와 관련된 이온 전류를 측정한다. 따라서, 웨이퍼의 근처에서 또는 주변에서 행해진 통상의 측정에 관해 더욱 정확한 선량 측정이 획득될 수 있다.4 illustrates selected final energy filter components of an exemplary ion beam scanning system 400 in accordance with the present invention. Injectors (eg, 102 of FIGS. 1 and 2) may be used to provide a scanned or ribbon ion beam 104. Ion beam 104 enters each energy filter AEF system 110, where the beam is bent (deflected) between deflection plates 122, which deflection plate 122 is, for example, a positive potential plate 122a. (Eg, +25 kV) and negative potential plate 122b (eg, -25 kV). The ion beam 104 then passes through a suppression electrode 124 for the termination of the positive potential deflection plate 122a and the energy absorption of the neutral portion of the beam. The ion current in the ion beam 104 is then measured by the AEF dose cup 128 in the AEF system 110 directly behind the energy bend in the plate 122 before being directed to the end station 120 downstream. . The AEF dose cup 128 measures the ion current associated with the final energy of the beam 104 just before the ion exchange rate increases, as the beam traverses a significant distance of the beam path into the workpiece. Thus, more accurate dose measurements can be obtained with respect to conventional measurements made near or around the wafer.

AEF 선량 컵(128)이 오버스캔 영역(예컨대, 도 3의 320) 내의 이온 전류를 측정할 시에, 이온 빔 오버스캔의 좌측 또는 우측의 어느 하나 (또는 양자 모두)는 선량 컵 교체 위치(128a)와 같은 선량 컵(128)의 대신에 이용될 수 있다.When the AEF dose cup 128 measures ion current in the overscan area (eg, 320 in FIG. 3), either (or both) of the left or right side of the ion beam overscan is the dose cup replacement position 128a. May be used in place of a dose cup 128 such as

이온 빔 주입 시스템(400)은 주입실 벽에 의해 정해진 엔드 스테이션(120) 내의 구성 요소를 더 포함한다. 에너지 필터 슬릿(440)은 높이를 정하여, 웨이퍼(118)로 지향된 이온 빔(114) 내의 수용 가능한 이온의 에너지 대역을 정한다. 웨이퍼의 평면에서 또는 근처에서의 프로파일러 또는 프로파일러 선량 컵(442)은 주입 설정 시와, 시스템(400)의 교정을 위해 이용될 수 있다.The ion beam implantation system 400 further includes components in the end station 120 defined by the implant chamber wall. The energy filter slit 440 determines the height to define the energy band of acceptable ions in the ion beam 114 directed to the wafer 118. A profiler or profiler dose cup 442 at or near the plane of the wafer may be used at the time of injection set up and for calibration of the system 400.

도 5A 및 5B는, 제각기, 본 발명에 따른 이온 빔 주사 시스템(500)을 이용하여 주입 중에 이온 전류를 모니터하기 위한 이온 빔 경로 및 수개의 가능한 선량 컵 위치의 상부 평면도 및 우 측면도를 개략적으로 도시한 것이다. 시스템(500)은 이온 소스로부터 주사된 또는 리본형 이온 빔(502)을 생성시키며, 여기서, 빔의 이온은, 한 예에서, 균일하게 형상을 이루어, P-렌즈 및 가속 관(503)에 의해 많은 에너지 상태(more energetic state) 또는 적은 에너지 상태로 가속화된다. 그 다음, 이온 빔(502)은 빔(502)의 에너지를 필터링하도록 구성된 각 에너지 필터 시스템(504)에 들어간다. 예컨대, 일반적으로 양 전하 이온 빔(502)은, 원하는 최종 에너지 상태 및 방향에 대응하는 각(예컨대, 15^o 각도)만큼 양 편향 판으로부터 떨어져 음 편향 판으로 편향 판(506)에 의해 (예컨대, 공칭 휨 축(505)에 대해) 구부려진다. 15^o 편향 각이 여기에 도시되고 기술되지만, 또한 이와 같은 어떤 각 및 대응하는 에너지는 본 발명에 따라 이용될 수 있음을 알 수 있다.5A and 5B schematically show top and right side views, respectively, of an ion beam path and several possible dose cup positions for monitoring ion current during implantation using an ion beam scanning system 500 according to the present invention, respectively. It is. System 500 produces a scanned or ribboned ion beam 502 from an ion source, where the ions of the beam, in one example, are uniformly shaped, by the P-lens and acceleration tube 503. Accelerate to more or less energetic states. The ion beam 502 then enters each energy filter system 504 configured to filter the energy of the beam 502. For example, generally the positively charged ion beam 502 is displaced by the deflection plate 506 (eg, by a deflection plate 506 away from the positive deflection plate by an angle (eg, 15 ^o angle) corresponding to the desired final energy state and direction). Relative to the nominal bending axis 505). While the 15 ^o deflection angle is shown and described herein, it is also understood that any such angle and corresponding energy can be used in accordance with the present invention.

이온 빔이 편향 판(506)에 의해 구부려진 후, 빔(502)은 양 전위 편향 판(예컨대, 122a)의 종료 및 빔(502)의 중성 부분의 에너지 흡수를 위한 억압 전극(507)을 통과한다. 그 다음, 이온 빔(502) 내의 이온 전류는, 다운스트림 방향에서 엔드 스테이션(510)으로 지향된 직후에 AEF 시스템(504) 내의 AEF 선량 컵(508)에 의해 측정된다. AEF 선량 컵(508)은, 빔이 공작물(512)로 빔 경로의 상당한 거리를 횡단하기 전에 빔(502)의 최종 에너지와 관련된 이온 전류를 측정한다. AEF 시스템(504)에 따르면, 이온 빔(502)은 AEF 챔버 부분 내의 AEF 시스템을 떠나, 엔드 스테이션(510)에 들어가는 빔 경로 다운스트림을 횡단한다. 엔드 스테이션(510)의 진공 주입실 내에서, 이온 빔은 웨이퍼(512) 상의 전자 전하를 제어하는 전자 플러드(flood) 조립체(EF)(514)에 들어간다. EF(514)는 또한 선택적으로, 엔드 스테이 션 내의 오버스캔 전류를 모니터하는데 이용될 수 있는 하나 이상의 관련된 선량 컵(516)을 포함할 수 있다. 그 다음, 이온 빔(502)은 웨이퍼(512), 웨이퍼(512)에 걸친 플럭스를 측정하는 프로파일러 선량 컵(518) 및, 최종으로, 빔 광학이 주입 전에 원하는 값으로 조정되면서 비주사된 또는 주사된 빔 전류를 측정하는데 이용되는 동조 플래그(520)에 충돌한다.After the ion beam is bent by the deflection plate 506, the beam 502 passes through the suppression electrode 507 for the termination of the bipotential deflection plate (eg, 122a) and the energy absorption of the neutral portion of the beam 502. do. The ion current in the ion beam 502 is then measured by the AEF dose cup 508 in the AEF system 504 immediately after being directed to the end station 510 in the downstream direction. The AEF dose cup 508 measures the ion current associated with the final energy of the beam 502 before the beam traverses a significant distance of the beam path to the workpiece 512. According to the AEF system 504, the ion beam 502 leaves the AEF system in the AEF chamber portion and traverses the beam path downstream entering the end station 510. Within the vacuum injection chamber of the end station 510, the ion beam enters an electron flood assembly (EF) 514 that controls the electron charge on the wafer 512. EF 514 may also optionally include one or more associated dose cups 516 that may be used to monitor overscan current in the end station. The ion beam 502 then contains a wafer 512, a profiler dose cup 518 that measures the flux across the wafer 512, and finally unscanned or adjusted while the beam optics are adjusted to a desired value prior to implantation. It collides with the tuning flag 520 which is used to measure the scanned beam current.

설정 중에, 주입을 개시하기 바로 전에, 선량 컵(508 및 516)에서 측정된 전류는, 웨이퍼의 평면 근처에서 주사된 빔을 가로질러 통과할 시에 프로파일 컵(518)에 의해 측정된 플럭스와 비교된다. 주입이 아직 개시되지 않았으므로, 이때에 이들 컵 간의 전하 교환 차에 대한 정정이 비교적 거의 없지만, 위치의 차에 의해, 선량 컵의 위치와 웨이퍼의 위치 간의 플럭스 변동 및 빔 전송 차로 인해 전류의 차가 약간 생길 수 있다. 컵 교정 중에 측정된 식(1)의 인수 C_CC = I_P _- _cup/I_AEF는이들 효과를 정정한다. 유사한 인수 C_CC' = I_P _- _cup/I_ES는 엔드 스테이션 컵(516)을 교정하는데 이용된다. 이런 정정은, 선량 컵(508 또는 516)에서 측정된 전류가 웨이퍼에서의 전류를 적절히 나타내도록 스케일되고, 큰 압력 변화 없이 정확한 선량 제어에 이용 가능하게 한다.During setup, just before initiating implantation, the current measured in the dose cups 508 and 516 is compared to the flux measured by the profile cup 518 as it passes across the beam scanned near the plane of the wafer. do. Since injection has not yet been initiated, there is relatively little correction for the charge exchange difference between these cups at this time, but due to the difference in position, there is a slight difference in current due to flux variation and beam transmission difference between the position of the dose cup and the position of the wafer. Can occur. The factor C _CC = I _P _- _cup / I _AEF of equation (1) measured during cup calibration is Correct these effects. A similar factor C _{CC '} = I _P _- _cup / I _ES is used to calibrate the end station cup 516. This correction allows the current measured in the dose cup 508 or 516 to be scaled to adequately represent the current at the wafer and to be available for accurate dose control without large pressure changes.

주입 중에, 전하 이온이 이온 빔 경로(502)를 횡단할 시에, 전하 이온은 부유(stray) 가스 분자와 전하 교환 충돌을 하게 된다. 이 효과가 본 발명에서 최소화되지만, 이들 이온의 일부분은 중화되어, 선량 컵(508 또는 516)에 의해 산출되지 않을 것이다. 그래서, 측정된 이온 빔 전류는 웨이퍼(512)에서 실제 도펀트 플 럭스를 완전히 반영하지 않을 수 있다. 그러나, 상술한 방법 a, b 또는 c 중 하나는 빔 전류 상의 전하 교환 효과를 정정하도록 주입 중에 판독하는 AEF 선량 컵에 적용될 수 있다.During implantation, as the charge ions cross the ion beam path 502, the charge ions enter a charge exchange collision with stray gas molecules. Although this effect is minimized in the present invention, some of these ions will be neutralized and will not be produced by dose cup 508 or 516. Thus, the measured ion beam current may not fully reflect the actual dopant flux at the wafer 512. However, one of the methods a, b or c described above can be applied to AEF dose cups which are read during injection to correct the effect of charge exchange on the beam current.

웨이퍼에서 아웃가싱의 효과를 최소화하기 위해, AEF 선량 컵(508)은 더욱 양호한 진공 상태를 갖는 AEF 챔버와 같은 시스템의 일부 내의 엔드 스테이션으로부터 가능한 떨어져 배치된다. 더욱이, 주입된 선량에 기여하는 벤드 뒤에 중성으로 형성되는 이온의 부분은, 예컨대, 실제 주입된 선량 레벨을 획득하도록 비례 상수 C_P를 이용하여 설명될 수 있다.In order to minimize the effect of outgassing on the wafer, the AEF dose cup 508 is placed as far away from the end station in the part of the system as the AEF chamber with a better vacuum. Moreover, the portion of the ions formed neutrally after the bend that contributes to the injected dose can be described using, for example, the proportional constant C _P to obtain the actual injected dose level.

예컨대, 대부분의 주입의 경우, 더욱 저 압력이 AEF에서 생성하고, 전하 교환을 위한 더욱 짧은 거리가 AEF 선량 컵 내의 전하 교환의 효과를 무시할 만큼 충분히 작게 할 수 있으며, C_P=1은 적당한 선량 제어를 제공한다.For example, for most implants, lower pressures are generated at the AEF, and shorter distances for charge exchange can be made small enough to ignore the effects of charge exchange in the AEF dose cups, and C _P = 1 is a suitable dose control. To provide.

한편, 경험에 의하면, AEF 영역 내의 압력이 AEF 선량 컵 판독에 상당히 영향을 미칠 만큼 충분히 높도록 일부 주입이 아웃가싱의 고 레벨을 생성하면, 이 조건은 (b) 및 (c)에서 상술한 바와 같은 C_P를 유도하는 2개의 방법 중 어느 하나를 이용하여 정정될 수 있다. 이런 결론은 다음의 여러 방법 중 하나로 결정될 수 있다: 1) 포토레지스트 피복된 웨이퍼에 축적된 선량은 동일한 방법에 의해 주입된 베어(bare) 웨이퍼와 대략 1% 이상 상이할 수 있다. 또는, 빔이 웨이퍼 상에서 시간이 덜 소비되는 저속 주사의 끝과 비교되는 웨이퍼의 중앙을 지나갈 시에 발생하는 많은 아웃가싱으로 인해 포토레지스트 피복된 웨이퍼의 선량에 비균일성이 존재 할 수 있다. 2) 주입 중에 AEF 압력의 변화와 상관된 AEF 컵 전류의 판독의 상당한 변화는, 전류 판독이 소스 출력 변화보다 전하 교환에 의해 영향을 받을 수 있음을 나타낸다. 3) AEF 선량 컵 판독의 더욱 작은 변화와 상관된 엔드 스테이션 선량 컵(516)의 큰 변화는 이 경로에서 웨이퍼에 대한 전하 교환과 일치한다.On the other hand, experience has shown that if some implants produce a high level of outgassing such that the pressure in the AEF region is high enough to significantly affect the AEF dose cup reading, this condition may be as described above in (b) and (c). It can be corrected using either of the two methods of deriving the same C _P. This conclusion can be determined in one of several ways: 1) The dose accumulated on the photoresist coated wafer may differ by approximately 1% or more from the bare wafer implanted by the same method. Alternatively, there may be a non-uniformity in the dose of the photoresist coated wafer due to the large outgassing that occurs when the beam passes through the center of the wafer compared to the end of the slow scan which is less time consuming on the wafer. 2) A significant change in the reading of the AEF cup current correlated with a change in the AEF pressure during injection indicates that the current reading can be affected by charge exchange rather than the source output change. 3) The large change in end station dose cup 516 correlated with a smaller change in AEF dose cup reading coincides with the charge exchange for the wafer in this path.

도 6은 본 발명에 따른 다른 예시적인 이온 빔 주사 시스템(600)을 도시한다. 시스템(600)은, 주입 처리실(612) 내에 있는 엔드 스테이션(610)의 AEF 챔버(607) 업스트림의 영역 내에 배치된 각 에너지 필터 시스템(604)을 가진 시스템(600)을 통하는 이온 빔(602)의 경로를 도시한다. 엔드 스테이션(610) 내의 대기(atmosphere)는 진공 격리 밸브(614)에 의해 AEF 챔버(607)의 대기로부터 격리될 수 있다. 동작 중에, 이들 챔버의 하나 또는 양방 내의 압력은 진공 또는 극저온 펌프, 예컨대, 진공 펌프(620) 및 2개의 극저온 펌프(622)에 의해 감소될 수 있다. 본 발명의 한 구성에서, AEF 챔버 영역(607) 내의 압력은 엔드 스테이션(610)의 압력 아래로 감소되어, AEF 선량 컵 상에서 아웃가싱 및 다른 압력 소스의 효과를 감소시킬 수 있다.6 illustrates another exemplary ion beam scanning system 600 in accordance with the present invention. System 600 is ion beam 602 through system 600 with each energy filter system 604 disposed in an area upstream of AEF chamber 607 of end station 610 in implantation processing chamber 612. Show the path of. Atmosphere in end station 610 may be isolated from the atmosphere of AEF chamber 607 by vacuum isolation valve 614. In operation, the pressure in one or both of these chambers may be reduced by a vacuum or cryogenic pump, such as a vacuum pump 620 and two cryogenic pumps 622. In one configuration of the present invention, the pressure in the AEF chamber region 607 can be reduced below the pressure of the end station 610 to reduce the effects of outgassing and other pressure sources on the AEF dose cup.

상술한 시스템과 유사하게, 시스템(600)은 이온 소스로부터 주사된 또는 리본형 이온 빔(602)을 생성시키며, 여기서, 이온은 가속 관(626)에 의해 바라는 바대로 가속화되거나 감속된다. 그 다음, 이온 빔(602)은 빔(602)의 에너지를 필터링하도록 구성된 각 에너지 필터 시스템(504)에 들어간다. 예컨대, 일반적으로 양 전하 이온 빔(602)은, 원하는 최종 에너지 상태 및 방향에 대응하는 각(예컨대, 15^o 각도)만큼 양 편향 판(630a)으로부터 떨어져 음 편향 판(630b)으로 편향 판(630)에 의해 구부려진다. 원하는 에너지를 가진 이온 빔(602) 내의 이온은 이제, 억압 전극(632)을 통해 원하는 빔 경로 궤도에서 AEF 벤드 근처에 배치된 AEF 시스템(604)의 AEF 선량 컵(634)으로 편향된다. 편향되지 않은 중성 입자의 에너지는 억압 전극에 따른 중성 빔 트랩(636)에 의해 흡수될 수 있다. AEF 선량 컵(634)은 이런 중성 빔 덤프 바로 뒤에 배치될 수 있다. 오버에너지(over-energetic) 이온은 고 에너지 오염 덤프(638)에 의해 필터 아웃((filter out) (트랩)되지만, 언더에너지(under-energetic) 이온은 (2개의 장소에 도시된) 저 에너지 오염 덤프(640)에 의해 필터 아웃된다.Similar to the system described above, system 600 produces a scanned or ribbon ion beam 602 from an ion source, where ions are accelerated or decelerated as desired by an acceleration tube 626. The ion beam 602 then enters each energy filter system 504 configured to filter the energy of the beam 602. For example, generally the positively charged ion beam 602 is deflected from the positive deflection plate 630a to the negative deflection plate 630b by an angle (eg, 15 ^o angle) corresponding to the desired final energy state and direction. Bent by). Ions in ion beam 602 with the desired energy are now deflected via suppression electrode 632 to AEF dose cup 634 of AEF system 604 disposed near the AEF bend at the desired beam path trajectory. The energy of the unbiased neutral particles may be absorbed by the neutral beam trap 636 along the suppressor electrode. The AEF dose cup 634 may be placed immediately after this neutral beam dump. Over-energetic ions are filtered out (trap) by high energy pollution dump 638, while under-energetic ions are low energy pollution (shown in two places). Filtered out by dump 640.

원하는 에너지를 가진 생성된 이온 빔(602)은, 최종 에너지 벤드 뒤에 이온 교환 시에 형성된 중성 입자의 부분과 함께, 이때 엔드 스테이션(610)의 주입 처리실(612) 내의 웨이퍼 지지 구조체(644)에 의해 지지된 웨이퍼(642)에 충돌한다. 웨이퍼 지지 구조체(644)는 주사된 또는 리본형 이온 빔(602)에 대해 웨이퍼에 회전 및/또는 병진 운동을 제공하는데 이용될 수 있다.The resulting ion beam 602 with the desired energy, along with the portion of the neutral particles formed upon ion exchange behind the final energy bend, is then brought about by the wafer support structure 644 in the implant processing chamber 612 of the end station 610. It collides with the supported wafer 642. Wafer support structure 644 may be used to provide rotational and / or translational motion to the wafer relative to the scanned or ribbon ion beam 602.

제조 중에, 즉, 반도체 웨이퍼 공작물(642)에 이온 빔(602)이 충돌하여, 이온이 주입되면, 이온 빔(602)은 진공 경로를 통해 (도시되지 않은) 이온 소스로부터 또한 진공 상태로 되는 주입실(612)로 이동한다. 이온 빔(602)은 회전 및/또는 병진할 시에(예컨대, 도 3의 330) 웨이퍼 공작물(642)에 충돌한다. 본 발명의 한 양태에 따르면, 공작물(642)에 의해 수신되는 이온 선량은, AEF 선량 컵(634)의 측정으로부터 피드백에 의해 제공되는 바와 같이 (도시되지 않은) 제어 전자 장치의 폐루프 제어 하에 지지 구조체(644)의 병진 속도에 의해 (적어도 부분적으로) 결정될 수 있다.During manufacture, ie, when the ion beam 602 impinges on the semiconductor wafer workpiece 642 and ions are implanted, the ion beam 602 is also vacuumed from an ion source (not shown) via the vacuum path. Move to room 612. Ion beam 602 impinges on wafer workpiece 642 upon rotation and / or translation (eg, 330 of FIG. 3). According to one aspect of the invention, the ion dose received by the workpiece 642 is supported under closed loop control of a control electronics (not shown) as provided by feedback from the measurement of the AEF dose cup 634. It may be determined (at least in part) by the translation rate of the structure 644.

도 7은 본 발명에 따라 도 1 내지 도 6의 이온 빔 주사 시스템에 이용하는데 적절한 예시적인 AEF 시스템(704)을 도시한다. AEF 시스템(704)은 AEF 챔버 벽(707)의 우측 또는 좌측 사에 설치될 수 있는 설치대(705)를 갖는다. AEF 시스템(704)은, 통상적으로 제각기 양 및 음 편향 판(730a 및 730b) 상의 고 전압 전위(예컨대, +/- 25kV)를 이용하여, 도시된 바와 같이 양 전하 이온 빔(702)을 편향시키는 편향 판(730)을 포함한다. 본 구성에서, 이온 빔(702)은 수평 빔 경로에 대해 하향 방향으로 약 15^o 구부려져, 엔드 스테이션 및 웨이퍼 공작물로의 다운스트림을 계속하기 전에 억압 전극(732)을 통해 AEF 선량 컵(734)으로 통과한다. AEF 시스템(704)의 다른 구성 요소와 유사하게, AEF 선량 컵(734)은 또한 설치대(705)에 부착될 수 있거나 AEF 챔버(707)의 측면 또는 후면 벽에 설치될 수 있다.7 illustrates an example AEF system 704 suitable for use with the ion beam scanning system of FIGS. 1-6 in accordance with the present invention. The AEF system 704 has a mount 705 that can be installed on the right or left side of the AEF chamber wall 707. The AEF system 704 typically deflects the positive charge ion beam 702 as shown, using high voltage potentials (eg, +/- 25 kV) on the positive and negative deflection plates 730a and 730b, respectively. Deflection plate 730. In this configuration, the ion beam 702 is bent about 15 ^o downward with respect to the horizontal beam path, such that the AEF dose cup 734 through the suppression electrode 732 before continuing downstream to the end station and wafer workpiece. Pass through. Similar to other components of the AEF system 704, the AEF dose cup 734 may also be attached to the mount 705 or may be installed on the side or rear wall of the AEF chamber 707.

본 발명의 목표는, AEF 시스템(704) 내의 최종 에너지 벤드에 가능한 가깝게 AEF 선량 컵(734)을 배치하여, AEF 내에 균일한 편향 필드를 유지하는 다른 인수를 고려하는 것이다. 따라서, 이 위치의 목적은, 선량 측정이 행해지기 전에 이온 교환을 위한 최단 가능 경로를 이온에 제공하여, 이온 교환 충돌을 최소화하도록 최상의 가능 진공을 달성하는 위치에 선량 컵(734)을 설치하는 것이다. 게다가, 그것은, 포토레지스트 아웃가싱으로 인해 주요 압력 소스인 웨이퍼로부터 가능한 떨어져 AEF 선량 컵(734)을 배치하여, 선량 측정에 부정적으로 영향을 주는 그런 이온 교환 충돌 기회를 최소화하도록 의도된다. AEF 시스템(704)은, 전자가 AEF 영역으로부터 가속관으로 이동하지 못하게 억압하는데 이용되는 다른 세트의 억압 전극(740)을 더 포함한다.The aim of the present invention is to consider other factors in placing the AEF dose cup 734 as close as possible to the final energy bend in the AEF system 704 to maintain a uniform deflection field within the AEF. Therefore, the purpose of this position is to install the dose cup 734 in a position that provides the shortest possible path for ion exchange to the ions before the dosimetry is taken, thereby achieving the best possible vacuum to minimize ion exchange collisions. . In addition, it is intended to place the AEF dose cup 734 as far away from the wafer as the main pressure source due to photoresist outgassing, thereby minimizing such ion exchange collision opportunities that negatively affect the dose measurement. The AEF system 704 further includes another set of suppression electrodes 740 used to suppress electrons from moving from the AEF region into the accelerator tube.

따라서, 본 발명에 기술된 시스템에서, 선량 컵은 AEF 최종 에너지 벤드 근처에 배치되어, 웨이퍼로의 빔 경로의 벤드를 완성할 만큼 충분한 길이이지만, 그 경로 길이의 상당 부분을 횡단하기 전에 전하 상태인 이들 이온을 측정한다. 이런 식으로, 이와 같은 컵으로서 전류는 웨이퍼로 진행하는 전류에 비례하게 되고, 이전에 엔드 스테이션을 위해 이용된 선량 컵보다 실질적으로 전하 교환을 적게 하게 된다. 비례 상수 C_P는, 정정을 필요로 한만큼 충분히 큰 압력 변화를 보상하도록 2개의 개시된 방법 중 하나에 의해 결정될 수 있다. 그 다음, 주입 중에, C_P 및 AEF 선량 측정은, 상기 식(1)에 도시된 바와 같이, AEF 선량 측정에 비례하는 실제 주입된 선량을 결정하는데 이용될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 도 5A의 (516)에 도시된 것과 같은 다른 선량 컵은 불필요할 수 있다.Thus, in the system described herein, the dose cups are placed near the AEF final energy bend and are of sufficient length to complete the bend of the beam path to the wafer, but are in charge state before traversing a significant portion of the path length. These ions are measured. In this way, the current as such a cup is proportional to the current going to the wafer, resulting in substantially less charge exchange than the dose cup previously used for the end station. The proportional constant C _P can be determined by one of the two disclosed methods to compensate for a pressure change that is large enough to require correction. Then, during injection, the C _P and AEF dose measurements can be used to determine the actual injected dose proportional to the AEF dose measurement, as shown in equation (1) above. Thus, as discussed above, other dose cups such as those shown at 516 of FIG. 5A may be unnecessary.

AEF 선량 컵 상의 포토레지스트 아웃가싱의 효과는, AEF 챔버 내의 압력을 처리실(612)의 압력보다 낮게 유지하기 위해 AEF 챔버(예컨대, 607, 707)에 펌프를 배치함으로써 더 감소될 수 있다.The effect of photoresist outgassing on the AEF dose cup can be further reduced by placing a pump in the AEF chamber (eg, 607, 707) to maintain the pressure in the AEF chamber below the pressure in the processing chamber 612.

따라서, 주사된 또는 리본형 이온 빔의 최종 에너지 벤드에 배치된 선량 컵은 정확한 선량 측정 또는 폐루프 선량 제어를 위해 이용될 수 있다. 이와 같은 제어는, 이온 소스 출력으로부터의 빔 전류 변화, 예컨대, 또는 웨이퍼로부터의 아웃 가싱이 존재할 시에 선량을 확실히 균일하게 할 주사 속도에 영향을 미치는데 이용될 수 있다.Thus, the dose cup placed in the final energy bend of the scanned or ribbon ion beam can be used for accurate dosimetry or closed loop dose control. Such control can be used to influence the scan rate to ensure uniform dose in the presence of beam current variations from the ion source output, such as outgassing from the wafer.

본 발명이 어떤 응용 및 구성에 대해 도시되고 기술되었지만, 본 명세서 및 첨부한 도면을 판독하고 이해할 시에 다른 본 기술 분야의 숙련자에게는 등가의 변경 및 수정이 행해질 수 있음을 알 수 있다. 특히, 상술한 구성 요소(조립체, 장치, 회로, 시스템 등)에 의해 실행된 여러 기능에 대해, 이와 같은 구성 요소를 기술하는데 이용된 ("수단"에 대한 참조를 포함하는) 용어는, 달리 지시되지 않으면, 여기에 도시된 본 발명의 예시적인 구성에서의 기능을 실행하는 개시된 구조체와 구조적으로 등가가 아닐지라도, 기술된 구성 요소의 특정 기능(즉, 기능적으로 등가임)을 실행하는 임의의 구성 요소에 대응한다. While the invention has been shown and described with respect to certain applications and configurations, it will be appreciated that equivalent changes and modifications may be made to those skilled in the art upon reading and understanding the specification and the accompanying drawings. In particular, for the various functions performed by the above-described components (assemblies, devices, circuits, systems, etc.), the terms (including references to "means") used to describe such components are indicated otherwise. Otherwise, any configuration that performs a particular function (ie, functionally equivalent) of the described component, even if it is not structurally equivalent to the disclosed structure for performing the functions in the exemplary configuration of the invention shown herein. Corresponds to an element.

게다가, 수개의 실시예 중 하나만에 대해 본 발명의 특정의 특징이 개시되었지만, 이와 같은 특징은 어느 소정 또는 특정 응용에 바람직하고 원하는 대로 다른 구성의 하나 이상의 다른 특징과 조합될 수 있다. 더욱이, 용어 "포함한다", "포함하는", "갖는다", "갖는", "가진" 및 이들의 변형이 이용된다는 점에서, 이들 용어는 용어 "구비하는"과 유사한 방식으로 포괄적으로 의도된다. In addition, while certain features of the invention have been disclosed for only one of several embodiments, such features may be combined with one or more other features of other configurations as desired and desired for any given or particular application. Moreover, the terms "comprise", "comprising", "having", "having", "having", and variations thereof are used in the sense that these terms are inclusively intended in a manner similar to the term "comprising". .

Claims

In an ion implantation system,

An ion implanter configured to generate a ribbon ion beam;

An AEF system configured to filter the energy of the ribbon ion beam by bending the beam at the final energy bend;

An AEF dose cup coupled with the AEF system, the AEF dose cup configured to measure an ion beam current substantially immediately following the final energy bend;

An end station downstream of the AEF system, comprising an end station defined by a chamber in which the workpiece is fixed in place for movement relative to a ribbon ion beam for implantation of ions.

The method of claim 1,

The AEF system,

A pair of deflection plates deflecting the ion beam by a target deflection angle to define a final energy level of the ion beam corresponding to the deflection angle from the original path;

A set of suppressor electrodes downstream of the deflection plate, configured to terminate both potentials provided to the ion beam by the deflection plate and the beam dump plate to absorb energy of neutral particles in the beam that are not deflected by the deflection plate A set of suppression electrodes;

And an AEF dose cup directly following the final energy bend of the ion beam to measure ion current in the beam before a substantial portion of the ion beam can be neutralized.

The method of claim 1,

And the final energy level of the ion beam corresponds to a deflection angle of about 15 degrees from the original path.

The method of claim 1,

And the AEF dose cup is located in an overscan area associated with the area of the workpiece being scanned by the ribbon ion beam.

The method of claim 1,

And the plane of the final energy bend of the ion beam is orthogonal to the plane of the ribbon ion beam.

The method of claim 1,

Wherein the AEF system is located in an AEF chamber region, and the pressure is reduced by a pump below the pressure of an end station downstream from the AEF chamber.

The method of claim 1,

And a dose compensation control system, wherein the measurement of the AEF dose cup is used to control the scanning speed of the workpiece across the ion beam.

The method of claim 7, wherein

A pressure compensator for correcting the measurement of the AEF dose cup further comprises:

A pressure sensor operable to measure pressure associated with the injection system, the pressure sensor having an output connected to the compensation control system to correct the injection rate based on the measured pressure;

One of a compensation circuit and a compensation software routine configured to determine a pressure compensation factor as a function of the measured pressure and the measured ion beam current;

And a scanning motion control system operable to control the scanning speed of the workpiece across the ion beam based on the measured pressure and pressure compensation factor.

The method of claim 8,

The AEF system is located in the AEF chamber area, and the pressure in the AEF chamber is further reduced by a pump below the pressure of the end station downstream from the AEF chamber, thereby reducing the effect of pressure and outgassing on the AEF cup. Ion implantation system.

The method of claim 1,

The reading from the dose cup near the workpiece is compared to the reading of the AEF cup during implantation to infer the charge exchange rate difference between the two positions, allowing determination of the number of neutral particles produced over the corresponding path length. Ion implantation system characterized by.

The method of claim 1,

Ion implantation system, characterized in that the ion current measured in the AEF dose cup is proportional to the current going to the workpiece.

The method of claim 1,

The ion current _implanted from the workpiece is relation I _implanted I = C * _P _AEF ion implantation system, characterized in that it is determined to be proportional to the current measured by the scaling factor C _P in the AEF dose cup in accordance with the.

The method of claim 12,

C _P is calculated based on the readings of the AEF cup and the end station cup to determine the portion of charge exchange affecting the AEF cup to compensate for the reading for the pressure change.

The method of claim 1,

And the ribbon ion beam is a scanned ion beam.

The method of claim 1,

And the ribbon ion beam is a continuous ion beam.

The method of claim 1,

The AEF dose cup measures ion current related to the final energy of the beam at a position before the beam traverses a substantial portion of the distance of the beam path towards the workpiece.

The method of claim 16,

And the AEF dose cup is disposed closer to the final energy bend of the ion beam than to the workpiece.

The method of claim 1,

The method of claim 16,

Wherein the AEF dose cup is positioned at a position where a measurement of the ion current associated with the final energy of the beam is made before the beam subsequently exchanges a substantial portion of the ions of the beam on the path towards the workpiece.

The method of claim 1,

In an ion implantation system,

An ion implanter configured to produce one of the scanned or ribbon ion beams;

An AEF system configured to filter the energy of the ion beam by bending the beam at the final energy bend;

An AEF dose cup, coupled to the AEF system, configured to measure ion beam current, the AEF dose cup disposed closer to the final energy bend than the workpiece and following the final energy bend;

An end station downstream of the AEF system, the end station comprising an end station defined by a chamber in which the workpiece is held in place and providing movement to a ribbon ion beam for implantation of ions.

The method of claim 21,

The AEF system,

A set of suppression electrodes downstream of the deflection plate, the set of suppression electrodes configured to terminate both potentials provided to the ion beam by the deflection plate;

The method of claim 21,

And the AEF system is located in a chamber region upstream of the end station, the pressure being reduced by the pump below the pressure of the end station.

The method of claim 21,

The method of claim 27,

The AEF system is located in the AEF chamber area, and the pressure in the chamber is further reduced by a pump below the pressure of the end station downstream from the chamber, reducing the effect of pressure and outgassing on the AEF cup. Injection system.

The method of claim 21,

The ion current _implanted from the workpiece is relation I _implanted I = C * _P _AEF ion implantation system, characterized in that the injection is determined to be proportional to the current measured by the scaling factor C _P in the AEF dose cup in accordance with the.

The method of claim 32,

The method of claim 21,

And the ion beam is a scanned ion beam.

The method of claim 21,

And the ion beam is a continuous ribbon ion beam.

The method of claim 21,

The AEF dose cup is placed in a position where a measurement of the ion current associated with the final energy of the beam is made before the beam subsequently exchanges a larger portion of the ions of the beam on the path towards the workpiece. .

The method of claim 21,

A method of compensating pressure and ion source variation using an AEF dose cup disposed near an end station's final energy bend upstream in an ion implantation system, the method comprising:

Providing a workpiece in an end station having a profiler cup in the plane of the workpiece of the ion implantation system;

Calibrating the AEF dose cup during the implant setup process to establish an ion current proportional constant for the profile cup;

Estimating the initial scanning speed of the workpiece past the ion beam;

Implanting the ion beam into an area of the workpiece using the ion implantation system and an established ion current proportional constant while measuring the ion beam current in an AEF dose cup in the ion implantation system;

Measuring an ion current associated with the implanted workpiece;

Determining the scan rate compensation according to the initial scan rate, the measured ion beam current in the AEF dose cup, the ion current proportional constant, and the desired dose level.